當前，新型冠狀病毒仍在持續，對產業及企業造成了一定程度的影響，也牽動著各行各業人們的心。在此形勢下，中國半導體照明網、極智頭條，在國家半導體照明工程研發及產業聯盟、第三代半導體產業技術創新戰略聯盟指導下，開啟疫情期間知識分享，幫助企業解答疑惑。助力我們LED照明企業和產業共克時艱。
本期，極智課堂邀請到西安電子科技大學教授、博導劉志宏帶來了題為“面向5G應用的Si基GaN微波毫米波器件技術研究進展”的精彩主題分享。
5G基建及應用是2020年“新基建”六大方向之一，被列為中國制造2025計劃中十個重點發展行業的首位。5G是當前國際競爭的焦點，未來10-20年發展的基石，我國已完成5G移動通信的演示驗證， 2019年已經開始發放牌照，成為我國5G移動通信的商用元年。
射頻芯片是5G的關鍵器件之一，但是急需國產替代，是提高我國核心芯片自主產權掌控力的重要部分。
射頻器件與集成電路，包括微波、毫米波、太赫茲等波段，是電子信息技術的重要發展方向，在移動通信、衛星通信、雷達、電子戰、車載通信、物聯網、有線電視、射頻能量等方面廣泛應用。
5G頻譜主要分兩段：Sub-6GHz、毫米波（Ka段、Q段）
射頻半導體器件與集成電路歷經了三代，第一代半導體硅射頻、第二代半導體砷化鎵/磷化銦射頻器件，第三代半導體氮化鎵（氮化物）射頻器件。氮化物半導體射頻器件與集成電路呈現出巨大的優勢，是理想的射頻技術選擇。
功率放大器PA方面，氮化鎵呈現出更高的輸出功率和更高的效率。低噪聲放大器LNA方面，氮化鎵呈現出更低噪聲系數，僅弱于InP HEMT、GaAs mHEMT。
GaN 射頻器件具有不同襯底，其中Si基GaN具有低襯底成本，Si 襯底8英寸很成熟，利用現有硅代工廠的規模生產優勢。Si基GaN主要技術挑戰有熱阻、射頻損耗，應力、位錯密度和可靠性，大尺寸材料生長和CMOS兼容工藝制造，
當前，SiC基GaN占主導。隨著5G通信對射頻元器件的需求增加，需要大批量、低成本的GaN射頻芯片，也會需要Si基GaN。
寬禁帶半導體器件與集成電路國家工程研究中心是寬禁帶半導體技術國防重點學科實驗室、寬禁帶半導體國防科技創新團隊（首批）、寬禁帶半導體材料與器件教育部重點實驗室、微電子學與固體電子學國家重點學科、國家“211”工程重點建設學科、國家集成電路人才培養基地、西安航天-西電新型半導體器件研發中心。
報告詳細分享了毫米波GaN HEMT關鍵技術、毫米波GaN HEMT的線性度、8英寸Si基GaN晶圓及工藝技術、GaN-Si CMOS異質集成等的最新研究進展與挑戰。
其中，涉及毫米波GaN HEMT關鍵技術涉及40nm柵長GaN HEMT、CMOS 兼容關鍵工藝-歐姆接觸、離子注入歐姆接觸、CMOS兼容工藝制造80nm硅基GaN HEMT、高線性度電路設計技術、高線性度Si基GaN毫米波晶體管、200mm 硅基氮化鎵HEMT材料生長、200mm 硅基氮化鎵HEMT工藝開發、200mm 硅基氮化鎵HEMT功率器件、Si優勢-CMOS數字（邏輯）電路、GaN-Si CMOS異質集成技術路線、GaN-Si CMOS集成工藝流程開發、300mm GaN-Si CMOS集成等的最新研究進展。
GaN-Si CMOS異質集成方面，有點多方面的需求，比如電子系統小型化、輕型化的持續需求，電子系統減小成本的持續需求；電子系統提高高頻性能的持續需求。
CMOS數字（邏輯）電路方面，Si很有優勢，比如技術成熟、成本低、功耗低，電路復雜度高、EDA工具成熟等。
但也存在很多技術挑戰，比如熱兼容性問題，氮化鎵微波毫米波電路，發熱比較嚴重，會引起周圍Si-CMOS器件的閾值電壓漂移、漏電增大等問題；電磁兼容性問題，氮化鎵電路工作時的偏壓比較大，電場耦合到CMOS區域；射頻電路工作時的電磁場分布效應、電磁波輻射；工藝兼容性問題，氮化鎵器件制備時的工藝條件，包括金屬、溫度、應力等對Si-CMOS的器件性能的詳細影響；可靠性問題，晶圓鍵合的界面存在空隙、大量界面態、陷阱中心，可能導致電路的長期可靠性問題。晶圓鍵合、金屬凸塊鍵合的機械強度存在可靠性問題。
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